Pneumatik-Komponenten: Aufbau, Funktion von Zylindern & Ventilen

Druckluftleitungen und Verteilungsnetz

Die Rohre bilden das Druckluft-Verteilungsnetz. Sie bestehen typischerweise aus Stahl oder Messing.

Anforderungen an die Installation:

• Die Leitungen benötigen eine leichte Neigung (ca. 1,5°), um Dampfkondensat abfließen zu lassen.
• Es ist wichtig, dass sich das Kondensat nicht an tiefen Punkten sammelt.
• Für tragbare Geräte werden flexible Leitungen aus Kunststoff oder Gummi verwendet.

Pneumatische Aktuatoren (Zylinder)

Aktuatoren wandeln die gespeicherte Energie der Druckluft in mechanische Bewegung (geradlinig oder schwenkend) um.

Das Zylinderrohr hat einen konstanten runden Querschnitt und ist an beiden Enden geschlossen. Ein Kolben bewegt sich durch das Rohr, wobei die Kolbenstange durch eine Dichtung geführt wird. Der Kolben teilt den Zylinder in zwei Kammern (Volumen). Druckluft tritt durch die entsprechenden Öffnungen ein und aus.

Einfachwirkender Zylinder

Diese Zylinder nutzen Druckluft nur für die Bewegung in eine Richtung. Die Rückstellung erfolgt meist durch eine eingebaute Feder.

Doppelwirkender Zylinder

Diese Zylinder nutzen Druckluft für die Bewegung in beide Richtungen (Ausfahren und Einfahren).

Vorteile doppelwirkender Zylinder:

• Sie ermöglichen Arbeit in beide Richtungen.
• Kein Druckverlust durch eine Rückstellfeder.
• Präziser Betrieb.
• Der Hub entspricht der vollen Zylinderlänge.

Pneumatische Anwendungen

Typische Einsatzgebiete sind:

• Übertragung
• Pressen
• Stoppen
• Auswerfen (Eject)
• Montage
• Kennzeichnung
• Gestaltung/Formung
• Schwenken (Pivotierung)

Pneumatische Ventile (Steuer- und Wegeventile)

Pneumatische Ventile (auch Wegeventile oder Verteiler genannt) sind Einrichtungen, die den Durchgang der Druckluft leiten und regeln. Sie steuern, ob Druckluft zugeführt oder unterbrochen wird.

Symbolische Darstellung nach ISO-Norm:

Ventile werden durch zwei Zahlen ausgedrückt (z. B. 2/2, 3/2, 5/2):

• Die erste Ziffer gibt die Anzahl der Anschlüsse (Löcher oder Kanäle) an.
• Die zweite Ziffer gibt die Anzahl der Schaltstellungen (Kontrollpositionen) an.

Weitere Symbole:

• Luftbewegung: Wird durch Pfeile in jedem Feld dargestellt.
• Anschlüsse: Die Löcher werden je nach Funktion (Druckluftquelle, Ausgang, Entlüftung) unterschiedlich gekennzeichnet.
• Betätigungs- und Rückstellarten: Werden von links nach rechts dargestellt und symbolisieren verschiedene Möglichkeiten, je nach Typ (z. B. manuell, mechanisch, Feder).

2/2-Wegeventil

Dieses Ventil hat zwei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.

Betrieb (Typ NC – Ruhestellung geschlossen):

1. Ruhestellung (Position 1): Das Luftloch ist gesperrt.
2. Betätigung: Durch manuelles Drücken des Ventilschafts werden die Anschlüsse 1 und 2 verbunden, wodurch die Druckluft durch das Ventil strömt.
3. Rückstellung: Wenn der Betätigungsdruck nachlässt, kehrt das Ventil (oft durch Federkraft) in die geschlossene Ruhestellung zurück.

3/2-Wegeventil

Dieses Ventil hat drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.

Betrieb (Typ NC – Ruhestellung geschlossen):

1. Ruhestellung (Position 1): Der Lufteintritt (Anschluss 1) ist gesperrt, während der Arbeitsanschluss (2) mit der Entlüftung (3) verbunden ist (Entlüftung des Zylinders).
2. Betätigung: Durch manuelles Drücken des Ventilschafts werden die Anschlüsse 1 und 2 verbunden. Die Druckluft strömt durch das Ventil zum Zylinder. Der Entlüftungsanschluss 3 ist blockiert.
3. Rückstellung: Wenn der Betätigungsdruck nachlässt, kehrt das Ventil durch Federkraft in die Ruhestellung zurück. Der Lufteintritt wird blockiert und die Entlüftung (3) wieder freigegeben.

5/2-Wegeventil

Dieses Ventil hat fünf Anschlüsse und zwei Schaltstellungen. Es wird typischerweise zur Steuerung von doppeltwirkenden Zylindern verwendet.

Betrieb:

1. Ruhestellung (Position 1): Druckluft (Anschluss 1) strömt zu Arbeitsanschluss 2 (z. B. Zylinder ausfahren). Der andere Arbeitsanschluss 4 ist mit der Entlüftung 5 verbunden. Entlüftung 3 ist blockiert.
2. Betätigte Stellung (Position 2): Druckluft (Anschluss 1) strömt zu Arbeitsanschluss 4 (z. B. Zylinder einfahren). Der Arbeitsanschluss 2 ist nun mit der Entlüftung 3 verbunden, wodurch die Luft aus der ersten Zylinderkammer entweichen kann. Entlüftung 5 ist blockiert.
3. Rückstellung: Nach Beendigung der Betätigung kehrt das Ventil (oft durch Federkraft) in die Ruhestellung zurück.

Hilfsventile und Zusatzkomponenten

Rückschlagventile

Rückschlagventile ermöglichen die Bewegung der Luft in eine Richtung und verhindern den Durchfluss in die entgegengesetzte Richtung. Sie bestehen oft aus einem Gehäuse und einem Schließelement (z. B. Kugel oder Teller), das durch eine Feder in Ruhestellung gehalten wird.

Die Luft kann nur zirkulieren, wenn der Druck die Federkraft überwindet. Die Ventile werden nach Durchmesser und maximal zulässigem Durchfluss klassifiziert.

Wechselventile (ODER-Funktion)

Wechselventile (auch ODER-Ventile genannt) besitzen drei Anschlüsse (zwei Eingänge und einen Ausgang).

Funktion: Wenn Luft in den Eingang 1 eintritt, bewegt sich ein kleiner Kolben und blockiert den Eingang 3. Die Luft tritt am Ausgang 2 aus. Wenn Luft stattdessen in den Eingang 3 eintritt, blockiert der Kolben den Eingang 1, und die Luft tritt ebenfalls am Ausgang 2 aus. Diese Ventile werden verwendet, um eine Stromquelle aus mehreren Zweigen auszuwählen (ODER-Schaltung).

Drosselventile (Durchflussregelung)

Drosselventile (oft mit spiralförmiger Strömungsregelung) ermöglichen es, den Luftdurchfluss in einer Leitung zu erhöhen oder zu verringern. Sie werden häufig am Zylinderausgang installiert, um die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung präzise zu regeln.

Die Klassifizierung erfolgt oft nach der Art der Strömungsregelung und der maximalen Aufnahmeleistung.